Механические газопромыватели.

Газопромыватели центробежного действия

Принцип использования центробежной силы для улавливания частиц пыли, широко используемый в циклонах, нашел применение и в целом ряде мокрых аппаратов.

Наиболее простым аппаратом этого типа является циклон с водяной пленкой (ЦВП).

В верхней части циклона ЦВП дополнительно тангенциально расположен ряд трубок, по которым поступает вода, стекающая пленкой по внутренней поверхности аппарата. Орошение внутренних стенок циклона препятствует вторичному уносу осевших на них частиц пыли.

Аппарат выпускают с диаметром 300–1000 мм.

Максимальная допускаемая концентрация пыли на входе в циклон – 2 г/м³.

а) основное исполнение; б) вариант с повышенной скоростью воздуха на входе в циклон

Рисунок - Циклон с водяной пленкой (ЦВП)

Помимо циклонов с мокрой пленкой известны и другие конструкции мокрых центробежных пылеуловителей, которые обычно называют полыми центробежными скрубберами.

Центробежные скрубберы конструктивно можно разделить на два вида: аппараты с тангенциальным подводом газов и аппараты, в которых вращение газового потока осуществляется с помощью специальных лопастных закручивающих устройств, например центральных розеток и т. п.

1 – бункер; 2 – улитка для подвода газов; 3 – отверстие для входа газов в жидкость; 4 – корпус; 5 –каплеуловитель; 6 – водомерная трубка

Рисунок - Циклонно-пенный аппарат

Центробежные скрубберы орошают через форсунки, установленные в центральной части аппарата. Над форсунками в центробежных скрубберах находится свободная от подачи орошения зона, которая дает возможность каплям достигнуть стенок аппарата, прежде чем из него выйдет газовый поток. Жидкость, стекая по стенке аппарата, образует пленку. Таким образом центробежные силы позволяют повысить эффективность пылеулавливания и резко уменьшить унос жидкости из аппарата.

Характерной особенностью механических газопромывателей является наличие вращающегося устройства (ротора, диска и т. п.), которое обеспечивает разбрызгивание и перемешивание жидкости или вращение газового потока.

В зависимости от способа подвода механической энергии аппараты этого типа подразделяются на две группы:

– механические скрубберы – газопромыватели, в которых очищаемые газы приводятся в соприкосновение с жидкостью, разбрызгиваемой с помощью вращающегося тела (вала с лопастями, диска, перфорированного барабана и т. п.);

– динамические газопромыватели (ДГ)– аппараты, в которых подводимая механическим устройством энергия используется для вращения газового потока.

ДГ отличаются от сухих ротационных пылеуловителей только подводом на входе в аппарат орошающей жидкости, которая способствует росту их эффективности.

Недостаток – значительный дополнительный расход энергии на вращение разбрызгивающих устройств. Не вся энергия вращения является полезной: большая часть ее теряется в приводных устройствах и расходуется на трение движущихся частей.

Скоростные газопромыватели(скрубберы Вентури)

Скоростные газопромыватели – это эффективные высоконапорные мокрые пылеуловители капельного действия. Их применяют главным образом для очистки газов от микронной и субмикронной пыли. Принцип действия этих аппаратов основан на интенсивном дроблении орошающей жидкости запыленным газовым потоком, движущимся с большой скоростью (от 60 до 150 м/с). Осаждению частиц пыли на каплях орошающей жидкости способствуют турбулентность газового потока и высокие относительные скорости улавливаемых частиц пыли и капель.

К скоростным газопромывателям относятся:

– скрубберы Вентури;

– диафрагменные (дроссельные) скрубберы;

– скрубберы с подвижным дисковым шибером.

Конструкции их геометрически различны, но все они имеют трубы-распылители, где загрязненный поток газа движется со скоростью до 150 м/с, распыляя при этом поток жидкости. Труба-распылитель обязательно имеет сужение, куда подают жидкость и где она наиболее интенсивно распыляется и взаимодействует с потоком газа.

а) Вентури; б) диафрагменный; в) с подвижным дисковым шибером

Рисунок - Схемы скоростных газопромывателей

При улавливании частиц порядка 1 мкм решающее значение имеют инерционные силы. При осаждении частиц размером менее 0,1 мкм существенное значение приобретают силы диффузионные. Все скоростные газопромыватели характеризуются высокой степенью очистки, большими гидравлическими потерями и необходимостью установки каплеуловителя.

Самым распространенным аппаратом этого класса является скруббер Вентури – наиболее эффективный из применяемых в промышленности мокрых пылеуловителей. В связи с непрерывно возрастающими требованиями к глубине очистки пылегазовых выбросов промышленных предприятий скрубберы Вентури постепенно становятся доминирующим видом мокрых пылеуловителей.

Основная часть скруббера Вентури в целях снижения вредных гидравлических потерь выполняется в виде трубы Вентури, имеющей плавное сужение на входе газов 1 (конфузор) и плавное расширение 3 на выходе (диффузор). Узкая часть трубы Вентури 2 получила название горловины.

1 – конфузор; 2 – горловина; 3 – диффузор

Рисунок - Конфигурация трубы Вентури

Оптимальная по аэродинамическим условиям движения газа труба Вентури имеет длину горловины l_г = 0,15d_г, где d_г диаметр горловины

Максимальные диаметры конфузора D_к и диффузора D_д рассчитываются по заданному расходу газа при его скорости 15–20 м/с. Длины конфузора и диффузора определяются из геометрического построения трубы:

;

Поперечное сечение горловины может быть не только круглым, но и щелевым или кольцевым. Трубы со щелевой горловиной имеют ширину сечения 100–150 мм. Длина щели определяется расходом газа. Трубы со щелевым и кольцевым сечением горловины используются тогда, когда в процессе пылеочистки изменяется расход запыленного газа. Поддержание определенной скорости газа в горловине при изменении его расхода достигается за счет изменения площади сечения горловины. В горловине щелевого сечения это осуществляется поворотными заслонками, а в кольцевой – за счет перемещения вдоль оси трубы регулирующего конуса.

Жидкость в трубы Вентури чаще всего подается через форсунки, устанавливаемые в конфузоре с осевым направлением факела распыла. Число форсунок определяется расходом жидкости, подаваемой на орошение.

а) центральный (форсуночный) подвод жидкости;
б) периферийное орошение; в) пленочное орошение с подачей жидкости в виде пленки в центральную зону;
г) бесфорсуночное орошение с подводом жидкости за счет энергии газового потока

Рисунок Способы подачи жидкости в трубу Вентури

Бесфорсуночное орошение предпочтительно при использовании сильнозагрязненной оборотной жидкости. Возможно совместное пленочное и форсуночное орошение. Однако следует отметить, что форсуночное орошение обеспечивает более тонкое диспергирование капель и более высокую степень пылеулавливания по сравнению с пленочным.

Типоразмеры трубы Вентури обеспечивают производительность по газу в диапазоне 2000–500 000 м³/ч. Иногда при больших объемах очищаемых газов применяют батарейные или групповые компоновки скрубберов Вентури.

return false">ссылка скрыта

Схема пылеулавливающей установки, основным элементом которой является скруббер Вентури.

Агрегат состоит из трубы Вентури 1 и двух параллельно работающих прямоточных циклонов-каплеуловителей 2. Запыленный газ поступает сверху в трубу Вентури, в конфузорную (сужающуюся) часть которой вводится через распыливающую механическую форсунку 3 орошающая жидкость (чаще всего – вода). В горловине трубы, где скорость газа может превышать 100 м/с, и в диффузорной (расширяющейся) части происходит дробление капель жидкости, на поверхности которых оседают частицы пыли. Площадь поверхности капель достаточно велика, чтобы уловить практически всю пыль. Крупные капли выводятся из нижнего штуцера 4 трубы Вентури, а мелкие с потоком газа поступают в циклоны 2. Эти элементы установки выполняются по типу аппаратов ЦВП, но в отличие от них не имеют в верхней части форсунок для подачи жидкости, стекающей по стенкам в виде пленки. Жидкость с частицами пыли выводится через нижние штуцеры 5 циклонов, а очищенный газ – через верхние улиточные газоотводы 6.

Рисунок Схема установки пылеулавливания со скруббером Вентури

Загрязненная жидкость, выходящая из трубы Вентури 1 и циклонов 2, собирается в сборнике 7, откуда насосом 8 подается в форсунку 3. Такая циркуляционная система позволяет подобрать расход жидкости, обеспечивающий максимальную степень пылеулавливания. Для обеспечения надежной работы форсунки в сборник 7 непрерывно подается свежая жидкость и в таком же количестве выводится загрязненная. Расход жидкости в основном циркуляционном контуре определяется тепловым балансом работы пылеуловителя и рассчитывается из условия, что температура выходящей воды не должна превышать 40–45 °С. Содержание пыли в оборотной воде, гарантирующее надежную работу форсунки, не должно превышать 0,5 кг/м³. Эта концентрация пыли является условием, определяющим расход свежей воды, подаваемой в сборник.

Основное требование, предъявляемое к системе орошения – надежность ее работы. Поскольку в этой системе циркулирует вода с частицами пыли, то наиболее уязвимым местом по засоряемости является сопло форсунки, и особое внимание следует уделять выбору его диаметра.

Гидравлическое сопротивление труб Вентури. При расчете гидравлического сопротивления труб Вентури полагают, что энергия газового потока, вводимого в трубу, затрачивается на преодоление трения газа о ее стенки и на транспортирование капель. В соответствии с этой упрощенной схемой

где р_г – потери давления газа в «сухой» трубе, Па;

р_ж – потери давления газового потока, затрачиваемые на разгон капель, Па.

Учитывая сложность конфигурации трубы и определенные соотношения длин и диаметров ее элементов, потери давления в «сухой» трубе рассматривают как при преодолении местного сопротивления, то есть

где С – суммарный коэффициент гидравлического сопротивления;

v_г – скорость газа в горловине, м/с.

Аппаратура для сгущения и классификации суспензий и промывки осадков

В производстве пигментов сгустители применяют для следующих целей:

- отделения большей части жидкой суспензии перед фильтрацией, что приводит к уменьшению поверхности фильтрации или увеличению производительности фильтров по твердой фазе.

- промывка осадка методом декантации. Деканта́ция - (от франц. décanter — сцеживать, сливать), сливание жидкости с отстоявшегося осадка.

- улавливание из сточных вод ценных или вредных для водоемов частиц твердой фазы.

Классификаторы применяют:

- для разделения по крупности зерен твердой фазы суспензии при мокром размоле в замкнутом цикле,

- для отделения примесей или крупных зерен при «отмучивании» земель и других материалов. Отмучивание, отделение медленнооседающих мелких частиц полидисперсной суспензии от быстро оседающих более крупных и тяжёлых частиц путём сливания жидкости, содержащей ещё не осевшие частицы, с отстоявшегося осадка.

Для сгущения суспензий применяют отстойники, гидроциклоны, отстойные центрифуги и патронные фильтры – сгустители. Для классификации используют гидроциклоны, отстойники и отстойные центрифуги.

Для промывки осадка применяют сгустители, центрифуги и фильтры.